(57)【要約】      （修正有）【課題】光走査光学装置を含めて画像形成装置を低価格化、小型化、軽量化し、さらに環境温度の変動があっても高精細な画像形成を可能とする。【解決手段】被走査面上を主走査方向に走査する走査光学手段と、光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形して前記主走査方向に長い線状として結像させる第１光学系と、前記走査光学手段によって偏向された光の前記被走査面上における走査速度を等速とし、少なくとも樹脂製の光学素子を１つ配した第２光学系とを有し、前記第１光学系は、走査光学手段における主走査方向の面に直交し、前記第１光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を有した回折格子部材を、光軸に直交する主走査方向に移動可能に設け、温度変動に伴う前記光走査光学装置における副走査方向の焦点位置変化を、前記光源における波長変動による前記回折格子部材の回折部におけるパワー変化で補正するようにした。【選択図】図１
2010039325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザよりなる光源と、該光源からの光を偏向して被走査面上を主走査方向に走査する走査光学手段と、該走査光学手段における反射面に、前記光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形して前記主走査方向に長い線状として結像させる第１光学系と、前記走査光学手段によって偏向された光の前記被走査面上における走査速度を等速とし、少なくとも樹脂製の光学素子を１つ配した第２光学系とからなる光走査光学装置において、
前記第１光学系は、前記走査光学手段における主走査方向の面に直交し、前記第１光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を有した回折格子部材を有し、該回折格子部材は光学系光軸に直交する主走査方向に移動可能に設けられ、回折格子の有効径が前記アパーチャー径より大きく形成されて、
温度変動に伴う前記光走査光学装置における副走査方向の焦点位置変化を、前記光源における波長変動による前記回折格子部材の回折部におけるパワー変化で補正することを特徴とする光走査光学装置。
【請求項２】
前記第２光学系は、前記走査光学手段側に配した第１のレンズと、前記被走査面側に配した第２のレンズとからなり、前記第１のレンズは主走査方向に正のパワーを、前記主走査方向と直交する副走査方向に負のパワーをそれぞれ有し、前記主走査方向のパワーは前記第２のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、前記第２のレンズは副走査方向に正のパワーを有し、前記第１と第２のレンズにおけるどちらかのレンズが非球面形状を持っていることを特徴とする請求項１に記載した光走査光学装置。
【請求項３】
前記回折格子部材における円弧状の回折格子形状の曲率は、前記第１光学系におけるアパーチャーにより整形された光のビーム径Ｄｍにより切られた、前記回折格子における弓状部分の副走査方向高さＲｃを１／４００から１／１２００の間とし、好ましくは１／８００となるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載した光走査光学装置。
【請求項４】
前記光源からの光を主走査方向に長い線状として集光させる素子は、オレフィン系樹脂材料により形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載した光走査光学装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４の何れかに記載した光走査光学装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
半導体レーザよりなる光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形し、主走査方向に長い線状として偏向手段の反射面に結像させ、走査光学系で被走査面上の走査速度を等速として前記偏向手段で被走査面上の主走査方向を走査させる光走査方法を用いた光走査光学装置における、温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法において、
前記光源からの光を主走査方向に長い線状とするに際して主走査方向の面に直交し、光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を設けた回折格子部材による回折を行わせると共に、前記回折格子を光学系光軸に直交する主走査方向に移動させて前記回折格子における傾きを補正できるようにし、環境温度の上昇に伴い、前記回折格子における回折率変化がもたらす焦点位置の変化量と、前記光源の波長変化に起因する屈折率変化がもたらす焦点位置の変化量と、光学系の焦点位置変化量とが互いに相殺する関係となるよう光学素子と回折格子の関係を定め、昇温による光走査装置の副走査方向の焦点位置変化を補正することを特徴とする光走査光学装置における温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査光学装置及びそれを用いた電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置と温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法に係り、特に、レーザダイオードなどの光源からの光を回転多面体鏡（ポリゴンミラー）により偏向し、感光体上を主走査するようにした、光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置と温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、形成する画像のデータで変調した光で一様に帯電した感光体を露光するため、高速な画像形成装置においては、レーザダイオードなどの光源からの光を偏向する回転多面体鏡（ポリゴンミラー）と、偏向された光が感光体上を等速で走査するよう、ｆθレンズなどで構成された光走査光学装置が用いられる。
【０００３】
一方、こういった画像形成装置においてもパーソナル化の要請により、低価格化、小型化、軽量化、それに加えて形成する画像の高精細化が要請されている。そのため、光走査光学装置も低価格化、小型化、軽量化、そして温度などの環境変動があっても高精細な画像形成を可能とすることが求められている。
【０００４】
このうち、コストや重量の低減については、例えばレンズを非球面化したり単レンズ化することが特許文献１に示されている。また、特許文献２に示されているように、プラスチックレンズを用いることも一般的に行われている。
【０００５】
さらに光走査光学装置の小型化のため、特許文献３には、光源手段１から出射された光束を偏向手段５に入射させる入射光学手段１１と、偏向手段で反射偏向された光束を被走査面８上に結像させる走査光学手段９とを有する光走査光学装置において、走査光学手段は偏向手段側に第１のレンズ６及び被走査面側に第２のレンズ７を有し、第１のレンズは主走査方向に正のパワーを、副走査方向に負のパワーを有し、第１のレンズの主走査方向のパワーは第２のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、第２のレンズは副走査方向に正のパワーを有して、偏向手段５から第１のレンズまでの長さを短く、第２のレンズから結像面までの長さを長くした光走査装置及びそれを用いた画像形成装置が示されている。
【０００６】
しかしながら、プラスチックレンズはガラスレンズと比較した場合、温度変化に対する線膨張や屈折率変化の度合が大きく、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易いという問題がある。また、光走査光学装置は光偏向器（ポリゴンミラー）の面倒れ誤差による影響を低減するため、一般的に、光ビーム（光束）をポリゴンミラーの近傍で副走査方向についてのみ一旦結像させる構成を採用しており、そのため、副走査方向のパワー（屈折力）が主走査方向のパワーより強いアナモフィック光学系として構成される場合が多い。従って、温度変化による焦点ズレも、主として副走査方向において問題となる。
【０００７】
こういった環境温度変動への対応を設計に盛り込むため、前記した特許文献２では、光ビーム発生手段から光変調されて出射した光ビームを、主走査方向に長い線状として結像させる第１の光学系と、該第１の光学系の結像位置近傍に偏向面を有し、入射された光ビームを主走査方向に偏向走査する光偏向器と、光偏向器で偏向された光ビームを被走査面上に結像させる第２の光学系とを有し、第１の光学系は副走査方向に正のパワーを有するガラス材料より成るシリンドリカルレンズと、副走査方向に負のパワーを有するプラスチック材料より成るシリンドリカルレンズとを有し、第２の光学系は複数のレンズを有して、複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズはプラスチック材料より成るレンズで構成し、第１の光学系の負のパワーのプラスチック材料より成るシリンドリカルレンズと、第２の光学系のプラスチックレンズとでプラスチックレンズの温度変動を相殺することが示されている。
【０００８】
また同様に特許文献３では、走査光学手段９における第１のレンズは主走査方向に正のパワーを、副走査方向に負のパワーを有し、第１のレンズの主走査方向のパワーは第２のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、第２のレンズは副走査方向に正のパワーを有するようにすることで、副走査方向の倍率を低減して副走査方向の焦点位置変化への感度低下を図れるとしている。
【０００９】
また、環境温度変動への対応策として特許文献４には、レーザダイオードからの光を回折効果を有する集光レンズを透過させて回転多面体鏡（ポリゴンミラー）に結像させて温度補償し、また、特許文献５には、偏向素子（ポリゴンミラー）で偏向された光束を屈折部と回折部とを有する走査光学素子で被走査面上に結像させるようにした光走査光学装置が、特許文献６には、光源からの光束を回折部を有するアナモフィック光学素子により偏向素子に結像させ、その偏向素子で偏向された光束を屈折部を有する走査光学素子を介して被走査面上を走査させる光走査光学装置が示され、温度変動に伴う主走査方向のピント変化を、温度変動による光源の波長変動による回折部のパワー変化で補正するようにした光走査光学装置が示されている。
【００１０】
【特許文献１】特許第３５６７４０８（特開平１０−１４８７５５）号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６４３２号公報
【特許文献３】特開２００２−４８９９３号公報
【特許文献４】特許第３３１７３５５（特開平４−３２８９５１）号公報
【特許文献５】特許第３４３２０８５（特開平１０−６８９０３）号公報
【特許文献６】特開２００３−３３７２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記したように、プラスチックレンズはガラスレンズと比較し、温度変化に対する線膨張や屈折率変化の度合が大きく、焦点ズレによる描画品質の劣化が生じ易い。また、特許文献３に示したように、第１のレンズが主走査方向に正のパワーを、副走査方向に負のパワーを有し、第２のレンズは副走査方向に正のパワーを有して第１のレンズを偏向手段に近づけ、第２のレンズから結像面までの長さを長くすると、光走査光学装置を小型に構成できるが、逆に、温度変動により、光走査光学装置を構成するレンズの屈折率の少しの変化が被走査面での大きな焦点位置変化になるという問題がある。
【００１２】
そのため特許文献３では、第１のレンズの副走査方向には負のパワーを、第２のレンズの副走査方向には正のパワーを持たせたことで、副走査方向の倍率が低減されて、副走査方向の焦点位置変化への感度低下を図れるとしてはいるが、高性能が要求される現状では、効果が不十分な場合が考えられる。また特許文献２では、光学セットにガラスレンズを用いていることや、副走査方向の焦点変動緩和のためだけに凹面シリンダレンズを追加していて、コスト高となる。
【００１３】
また、特許文献４、特許文献５、特許文献６では、温度補償として回折格子を導入し、主走査方向のピント変化を、温度変動による光源の波長変動による回折部のパワー変化で補正するようにしているが、副走査方向に対する考慮はなされていない。
【００１４】
そのため本発明においては、光走査光学装置を含めて画像形成装置を低価格化、小型化、軽量化し、さらに環境温度の変動があっても高精細な画像形成を可能とするため、環境温度の変動により副走査方向の焦点位置変化を起こさないようにして、画像形成装置に用いた場合に長期に渡って精度の高い画像が形成できる、光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置と温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明になる光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置は、
半導体レーザよりなる光源と、該光源からの光を偏向して被走査面上を主走査方向に走査する走査光学手段と、該走査光学手段における反射面に、前記光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形して前記主走査方向に長い線状として結像させる第１光学系と、前記走査光学手段によって偏向された光の前記被走査面上における走査速度を等速とし、少なくとも樹脂製の光学素子を１つ配した第２光学系とからなる光走査光学装置において、
前記第１光学系は、前記走査光学手段における主走査方向の面に直交し、前記第１光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を有した回折格子部材を有し、該回折格子部材は光学系光軸に直交する主走査方向に移動可能に設けられ、回折格子の有効径が前記アパーチャー径より大きく形成されて、
温度変動に伴う前記光走査光学装置における副走査方向の焦点位置変化を、前記光源における波長変動による前記回折格子部材の回折部におけるパワー変化で補正することを特徴とする。
【００１６】
また、この光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置で実施する温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法は、
半導体レーザよりなる光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形し、主走査方向に長い線状として偏向手段の反射面に結像させ、走査光学系で被走査面上の走査速度を等速として前記偏向手段で被走査面上の主走査方向を走査させる光走査方法を用いた光走査光学装置における、温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法において、
前記光源からの光を主走査方向に長い線状とするに際して主走査方向の面に直交し、光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を設けた回折格子部材による回折を行わせると共に、前記回折格子を光学系光軸に直交する主走査方向に移動させて前記回折格子における傾きを補正できるようにし、環境温度の上昇に伴い、前記回折格子における回折率変化がもたらす焦点位置の変化量と、前記光源の波長変化に起因する屈折率変化がもたらす焦点位置の変化量と、光学系の焦点位置変化量とが互いに相殺する関係となるよう光学素子と回折格子の関係を定め、昇温による光走査装置の副走査方向の焦点位置変化を補正することを特徴とする。
【００１７】
このように回折格子部材は、格子形状を円弧状として回折格子の有効径が前記アパーチャー径より大きく形成され、光学系光軸に直交する主走査方向に移動可能に設けられていることで、回折格子部材が製造誤差、部品バラツキ、組み立て誤差などにより、光走査光学装置のハウジングに傾いて取り付けられても、主走査方向への移動で回折格子における円弧の中心が主走査方向の面に直交した光軸を含む面に来るから、回折格子部材における回折格子は傾きがなくなったのと同様に補正することができる。
【００１８】
また、主走査方向に平行な回折格子ではレンズの金型を作る際、工具を平行に往復動させて加工する必要があり、精度を出すのが難しいが、回折格子部材に設ける格子形状を円弧状とすることで、レンズの金型は、同芯状に回転させて切削することが可能となり、加工が非常に容易になり、それだけ安価に製造することができる。また、温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を、温度変動に伴う光源における波長変動により生じる回折部のパワー変化で補正することで、非常に簡単な構成で、環境温度の変動によっても副走査方向の焦点位置変化を起こさない、光走査光学装置を提供することができる。
【００１９】
また、前記第２光学系は、前記走査光学手段側に配した第１のレンズと、前記被走査面側に配した第２のレンズとからなり、前記第１のレンズは主走査方向に正のパワーを、前記主走査方向と直交する副走査方向に負のパワーをそれぞれ有し、前記主走査方向のパワーは前記第２のレンズの主走査方向のパワーよりも大きく、前記第２のレンズは副走査方向に正のパワーを有し、前記第１と第２のレンズにおけるどちらかのレンズが非球面形状を持っていることで、走査光学手段と第１のレンズとの間を短く、被走査面と第２のレンズとの間を長くすることができ、光走査光学装置を小型、軽量に構成できるから、この光走査光学装置を用いる画像形成装置も小型、軽量に構成することができる。
【００２０】
そして、前記回折格子部材における円弧状の回折格子形状の曲率は、前記第１光学系におけるアパーチャーにより整形された光のビーム径Ｄｍにより切られた、前記回折格子における弓状部分の副走査方向高さＲｃを１／４００から１／１２００の間とし、好ましくは１／８００となるようにすることで、被走査面上での光ビーム径が理想状態とほぼ同じになり、理想的なビーム径とすることができる。
【００２１】
また、前記光源からの光を主走査方向に長い線状として集光させる素子は、オレフィン系樹脂材料により形成することで、オレフィン系樹脂材料は湿度の高い場所でも水分吸収が少なく、水分吸収による屈折率変化が起きないから、屈折率の変動を最小限とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上記載のごとく本発明になる光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置と温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法は、例え回折格子部材が製造誤差、部品バラツキ、組み立て誤差などにより、光走査光学装置のハウジングに傾いて取り付けられても、主走査方向への移動で回折格子における円弧の中心が主走査方向の面に直交した光軸を含む面に来るから、回折格子部材における回折格子は傾きがなくなったのと同様に補正することができ、それによって非常に簡単な構成で、環境温度の変動によっても副走査方向への焦点位置変化を起こさず、常にきれいな画像を形成でき、小型、軽量で安価な光走査光学装置と画像形成装置、及び温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を補正する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２４】
最初に本発明の光走査光学装置の構成を簡単に説明すると、本発明になる光走査光学装置は、半導体レーザからなる光源と、該光源からの光を略平行光とした後アパーチャーにより整形して主走査方向に長い線状とし、ポリゴンミラーなどからなる走査光学手段の反射面に結像させるシリンドリカルレンズとからなる第１光学系と、画像形成装置においては、一様に帯電された感光体などの被走査面上を、線状とした光源からの光を主走査方向に走査させる前記ポリゴンミラーなどからなる走査光学手段と、偏向された光の被走査面上における走査速度を等速とするｆθレンズなどからなる第２光学系とで構成される。
【００２５】
また前記第１光学系は、前記走査光学手段における主走査方向の面に直交し、第１光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子形状を有した回折格子部材を有し、温度変動に伴う光走査光学装置における副走査方向の焦点位置変化を、光源における波長変動による前記回折格子部材の回折部におけるパワー変化で補正できるようにしていると共に、回折格子部材が光学系光軸に直交する主走査方向に移動可能に設けられている。このようにすることで、回折格子部材が傾いて取り付けられた場合、この回折格子を主走査方向へ移動させることで、回折格子における円弧の中心が主走査方向の面に直交した光軸を含む面に来るから、回折格子部材における回折格子の傾きがなくなったのと同様に補正することができる。
【００２６】
さらに従来から用いられている主走査方向に平行な回折格子では、レンズの金型を作る際に工具を平行に往復動させて加工する必要があり、精度を出すのが難しいが、回折格子部材に設ける格子形状を円弧状とすることで、レンズの金型は、同芯状に回転させて切削することが可能となり、加工が非常に容易になってそれだけ安価に製造することができる。また、温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を、温度変動に伴う光源における波長変動により生じる回折部のパワー変化で補正することで、非常に簡単な構成で、環境温度の変動によっても副走査方向の焦点位置変化を起こさない、光走査光学装置を提供することができる。
【００２７】
そしてｆθレンズなどからなる第２光学系は、ポリゴンミラー側に配した第１のレンズと、被走査面側に配した第２のレンズとで構成されて、第１のレンズは主走査方向に正のパワーを、主走査方向と直交する副走査方向には負のパワーをそれぞれもたせ、主走査方向のパワーは第２のレンズの主走査方向のパワーよりも大きくし、第２のレンズは副走査方向に正のパワーを持たせると共に、第１と第２のレンズにおけるどちらかのレンズに非球面形状を持たせて、ポリゴンミラーと第１のレンズとの間の距離を短く、被走査面と第２のレンズとの間の距離を長くして、光走査光学装置を小型、軽量に構成したものである。
【００２８】
このように光走査光学装置を構成することで、第２光学系における温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化は、温度変動に伴う光源としての半導体レーザの波長変動により生じる、回折格子部材における回折部のパワー変化で補正することが可能となり、また、回折格子部材を傾けて取り付けてしまっても容易に修正でき、金型も安価に製作できるから、非常に簡単な構成で、環境温度の変動があっても副走査方向への焦点位置変化を起こさず、また、小型、軽量、安価な光走査光学装置と画像形成装置を提供することができる。
【００２９】
図１は、本発明になる光走査光学装置を画像形成装置における感光体の露光装置に応用した構成概略の斜視図で、図２はこの図１に示した光走査光学装置の副走査方向断面図である。以下の説明では、同一構成要素には同一番号を付してある。
【００３０】
本発明になる光走査光学装置は、例えば７８０ｎｍ帯半導体レーザよりなる光源１と、その半導体レーザよりなる光源１からの光を平行光とするカップリングレンズとしてのガラス非球面コリメートレンズ２と、この平行光を所定の大きさとする開口３１を備えた開口絞り（アパーチャー）３と、被走査面９上を光源１からの光で走査する回転反射鏡（ポリゴンミラー）５の主走査方向の面に直交し、光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子を有した回折格子部材２０と、一面にシリンドリカル面を有してＺＥＯＮＥＸＥ４８Ｒ（日本ゼオン株式会社の登録商標）等のオレフィン系樹脂等で形成され、平行光とされた光源１からの光を主走査方向１０に長い線状として、被走査面９上を走査させる回転反射鏡（ポリゴンミラー）５の反射面５ａに結像させるシリンドリカルレンズ４などの線状集光素子と、ポリゴンミラー５により偏向された光の被走査面上における走査速度を等速とする、ｆθレンズ６、７などで構成される第２光学系、反射鏡８などで構成されている。なお、反射鏡８は、必要に応じて設ければ良く、なくても構わない。
【００３１】
回折格子部材２０における回折面は、前記したように回転反射鏡（ポリゴンミラー）５の主走査方向の面に直交し、光学系光軸を含む面に中心が存在する円弧状の格子でなっていて、主走査方向１０にはパワーを持たない形状となっており、温度変動による回折効果が主走査方向に影響しないようにしてある。また、ｆθレンズ６、７などの第２光学系は、主走査方向に正のパワーを、主走査方向と直交する副走査方向に負のパワーを持つ第１レンズ６と、副走査方向に正のパワーを有している第２レンズ７とで構成され、どちらかのレンズが非球面形状を有して構成されている。そして本発明においては、ｆθレンズ６、７などの第２光学系における温度変動に伴う副走査方向の焦点位置変化を、半導体レーザなどの光源１における温度変動に伴う波長変動により生じる、回折格子部材２０における回折部のパワー変化で補正するようにしている。
【００３２】
このように光走査光学装置を構成することで、非常に簡単な構成で、環境温度の変動によっても副走査方向の焦点位置変化を起こさず、また、ｆθレンズ６、７における主走査方向の正、負のパワーの配分によって、第１のレンズ６とポリゴンミラー５との間を短く、感光体９と第２のレンズ７との間を長くすることができ、光走査光学装置を小型、軽量に構成できるから、この光走査光学装置を用いる画像形成装置も小型、軽量で、かつ、高精細な画像形成を可能とすることができる。
【００３３】
図３は、回折格子部材２０の平面図と、この平面図に点線の円２２で示した部分の拡大図である。この図３に示した回折格子部材２０には、副走査方向にＲを有した弧状の回折格子２１が設けられている。この弧状の回折格子２１が設けられている範囲２４は、図１に示した光源１から出射してコリメートレンズ２で平行光にされ、３で示したアパーチャーに設けられた開口３１で形成された光ビーム２３の径より大きな範囲としてある。
【００３４】
そしてこの弧状の回折格子２１は、前記したように光走査光学装置における主走査方向の面に直交し、かつ、光軸を含む面に中心が存在する弧として設けられている。このようにすることで、回折格子２１を製作するための金型は、同芯状に回転させて切削することが可能となり、加工が非常に容易になる。それに対して従来の主走査方向に平行な回折格子４１では、金型を作る際、工具を平行に往復動させて加工する必要があり、精度を出すのが難しい。
【００３５】
この弧状の回折格子２１の半径Ｒは、大きくすると直線に近くなって前記した加工の容易性が薄れ、また、あまり小さくすると今度は図１に示した光源１から出射した光ビーム２３の径が充分に絞れなくなる。そのため、アパーチャー２３の主走査方向の径をＤｍ、弧状の回折格子２１を、このアパーチャー２３の直径（Ｄｍ）で切ったときの弓状の部分の副走査方向高さをＲｃとすると、Ｒｃはアパーチャー２３の主走査方向の径Ｄｍの１／４００程度以下であれば光学性能を満足する設計ができ、これが下限となるが、１／８００以下がより好ましい。また上限は、１／１２００程度となる。
【００３６】
今、アパーチャー２３の主走査方向の径Ｄｍを３ｍｍとしたとき、Ｒｃは下限の１／４００では７．５μｍとなり、好ましい１／８００では３．７５μｍ、上限１／１２００では２．５μｍとなるが、下限の１／４００を越えた１０μｍでは、収差悪化によって像面でのビーム径が理想状態からΔ２０μｍ以上変化した。また、５μｍでは収差悪化の影響は見られず、像面でのビーム径は理想状態とほぼ同じ値であった。
【００３７】
なお、この主走査方向の径Ｄｍと弓状の部分の副走査方向高さＲｃとを用い、弧の半径Ｒを算出すると、１／４００では１４９．９９（ｍｍ）、１／８００では３００．００（ｍｍ）、１／１２００では４４９．９９（ｍｍ）となる。
【００３８】
次に、この光走査光学装置における温度変動に伴う焦点位置変化への対応について説明する。今、例えば線状集光素子としてのシリンドリカルレンズ４を、前記したＺＥＯＮＥＸＥ４８Ｒ等のオレフィン系樹脂等で構成すると、全系で温度変動が０．２ｍｍ／１℃の感度を持つ光学系になる。
【００３９】
ここでこの光走査光学装置が、例えばｄｔだけ昇温した場合を考える。この昇温で走査光学素子の屈折率ｎはｄｎ／ｄｔだけ変化し、これに伴う焦点距離変化ｄφＩは、下記（１）式の屈折率の関数として表現できる。
ｄφＩ ＝Ｌ（ｎ）ｄｎ／ｄｔ  ……………………（１）
【００４０】
一方、昇温によって半導体レーザ等の光源１の発振波長λもｄλ／ｄｔだけ変化し、これに伴う屈折と回折の焦点距離変化ｄφＬ、ｄφＤは、それぞれ下記（２）、（３）式となり、共に波長の関数として表現できる。ここで定数Ｌｗ、Ｄｗは波長の変動による屈折率の変化を示す定数である。
ｄφＬ＝Ｌｗ（λ）ｄλ／ｄｔ  ……………………（２）
ｄφＤ＝Ｄｗ（λ）ｄλ／ｄｔ  ……………………（３）
【００４１】
そして昇温により生じる、主走査方向の倍率変化やピント変化を抑えるためには、下記（４）式を満足させるよう回折格子部材２０における回折格子２１を形成すれば、環境変動（昇温）による副走査方向における倍率変化やピント変化は、回折格子２１の屈折及び回折による焦点距離変化で相殺されて改善することができる。
ｄφＩ＋ｄφＬ＋ｄφＤ≒０  …………………（４）
【００４２】
すなわち、この（４）式を満足させるｄφＬ、ｄφＤを有するように回折格子部材の回折格子２１を形成することで、それに対応して半導体レーザなどの光源１の波長変化を補正するために必要な走査光学系の屈折と回折のパワー配分を決めることができる。
【００４３】
なお、ピントズレの改善は回折のパワーのみで行うことも可能であるが、この場合、回折格子の間隔が製造不可能なサイズ（メーカによって異なる）になってしまう可能性があり、これを避けるために屈折のパワーも利用した方がより簡単にピントズレの補正を行うことができる。また、ある波長における屈折率は、例えば屈折率を波長の関数として表した分散式から求めることも可能であり、こういった分散式としては、例えばｎを屈折率、λを波長、Ａ、Ｂ、Ｃ、……、を定数とすると、下記（５）式で表されるコーシーの分散式などが知られている。
ｎ＝Ａ＋（Ｂ／λ２）＋（Ｃ／λ４）＋……    ……（５）
【００４４】
前記したように、光走査光学装置の温度による焦点変動量を０．２ｍｍ／１℃とすると、光学系の合成焦点距離ｆに対する温度変化は、下記（５）式で表されるｆ（Ｔ）なる関数として捉えられる。
ｆ（Ｔ）＝ｆ＋０．２Ｔ  …………………………（６）
【００４５】
そのため、前記（１）式で表される温度変動に伴う屈折による焦点変動ｄφＩは、上記（６）式のｆ（Ｔ）とほぼ同値になるため、回折光学素子における温度による焦点距離変動量ｄφＬ＋ｄφＤを、−１／ｆ（Ｔ）とすることで相殺できることになる。
【００４６】
このように線状集光素子であるシリンダレンズに回折格子を付与することで、アナモフィック光学系の特徴である主走査方向と副走査方向でそれぞれにパワーが異なる光学素子の特徴を失うことなく、温度変動によるピントの変化を起こすことのない光走査光学装置とすることができる。
【００４７】
なお、以上説明してきた図３に示したように、回折格子２１を副走査方向にＲを持たせて形成した回折格子部材２０などでは、図４（Ａ）に示したように、製造誤差や部品バラツキ、組み立て誤差などにより、この回折格子部材２０が光走査光学装置のハウジングに角度αだけ傾いて取り付けられてしまう場合がある。
【００４８】
本来、こういった回折格子を有した部材が傾かずに正常に取り付けられた場合、光源１からの光ビームは、それぞれの回折格子によってビーム径Ｄｍの中心の両側で対称的に回折され、それによって均等に温度変動に対処されて絞られたビームとなる。それに対して回折格子を有した部材が傾いた場合、光ビームは回折格子の傾きに対応した方向に回折され、光軸を中心とした倒れが発生したことと同様な不具合を招き、シリンドリカルレンズに回折部が設けられた場合、回折光だけでなく、ポリゴンミラー５に結像する光ビームも主走査方向に対して傾きを持った線状となる。
【００４９】
この場合、回折格子２１を副走査方向にＲを持たせて形成した回折格子部材２０では、この回折格子部材２０を主走査方向にスライドさせることでこの回折格子部材２０の傾きを補正したと同じ効果が得られる。
【００５０】
即ち図４（Ａ）のように回折格子部材２０がαだけ傾いた場合、副走査方向にＲを有した回折格子２１も図４（Ｂ）に示したように矢印２６方向に角度αだけ傾く。しかしこの回折格子部材２０を図４（Ｃ）に示したように、主走査方向に矢印２７のようにスライドさせることで、回折格子２１におけるＲの中心が、主走査方向の面に直交した光軸を含む面に来ることで回折格子部材２０の傾きを補正することができる。
【００５１】
すなわちこれは、回折格子部材２０がαだけ傾いた場合、副走査方向にＲを有した回折格子２１における、光ビーム２３のアパーチャー２３の直径（Ｄｍ）と平行な接線は、その回折格子２１との接点が回折格子２１の中心を通る面にないのに対し、回折格子部材２０を主走査方向にスライドさせることで、回折格子２１との接点が回折格子２１の中心を通る面に来るからである。
【００５２】
このようにすることで、例え回折格子部材２０の製造誤差や部品バラツキ、組み立て誤差などにより、この回折格子部材２０が光走査光学装置のハウジングに角度αだけ傾いて取り付けられても、容易にそれを修正することができ、それだけ公差を大きくしても良くなるから、コスト的にも有利になる。
【００５３】
なお、回折格子部材２０を主走査方向にスライドさせる機構は、例えば回折格子部材２０を両側から挟んで主走査方向にスライド可能に保持するレールを設け、送りネジなどで微少変位を可能としてスライドさせるなど、種々の方法を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、回折格子部材を傾けて取り付けても容易に補正でき、環境温度が変動しても従来存在した副走査方向への焦点位置変化が起きず、ビーム径は常に正常な値を保つことができるから、この光走査光学装置を画像形成装置に用いれば、長期に渡って高精細な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明になる光走査光学装置を画像形成装置における感光体の露光装置に応用した構成概略の斜視図である。
【図２】図１に示した光走査光学装置の副走査方向断面図である。
【図３】他の光学部材とは独立して設けた回折格子部材２０の平面図と、この平面図に点線の円２２で示した部分の拡大図である。
【図４】回折格子部材２０が傾いて光走査光学装置のハウジングに取り付けられた場合の対処方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源（半導体レーザ）
２  コリメートレンズ
３  アパーチャー（開口絞り）
３１  開口
４  シリンドリカルレンズ
４１  フレネルな回折格子
４２  負のパワーのシリンドリカル面
５  ポリゴンミラー
６、７  ｆθレンズ
８  反射鏡
９  感光体（被走査面）
１０  走査方向
２０  回折格子部材
２１  弧状の回折格子
２２  拡大図示範囲
２３  光ビーム
２６  傾き方向矢印
２７  スライド方向
【図１】
2010039325.tif 000003
【図２】
2010039325.tif 000004
【図３】
2010039325.tif 000005
【図４】
2010039325.tif 000006